קורס בתורת החשמל מאת יוסי יאשי

תרגיל דוגמה 1

נתון תא חשמלי בעל כא"מ של 24V, התנגדות פנימית של 2Ω וקיבול של 20Ah.

בין הדקי התא, מחברים עומס בעל התנגדות 10Ω.

חשבו את:

א.   מתח ההדקים בריקם ובעומס

ב.  הזמן המרבי לשימוש בסוללה

ג.    נצילות המעגל

ד.    סרטטו את האופיין של התא החשמלי  U=f(I)   

פתרון תרגיל דוגמה 1

נסרטט את התא החשמלי עם כל ערכיו:

א. מתח הדקים בריקם (ללא עומס) תמיד שווה לכא"מ.

לעומת זאת, מתח ההדקים U בעומס תמיד קטן מן הכא"מ. חישוב מתח זה הוא חישוב פשוט במעגל טורי:

אפשר לראות שמתח ההדקים (על הדקי המקור) שווה למתח על פני נגד העומס:

את מתח ההדקים אפשר לחשב גם על פי חוק המתחים של קירכהוף:

ב. ניעזר בקיבולו של התא החשמלי (ובהנחה שהזרם קבוע):

כלומר, הזמן המרבי לשימוש בתא החשמלי הוא 10 שעות, יותר מכך, לא תהיה לתא יכולת להניע יחידת מטען במעגל (לספק אנרגיה חשמלית).

ג. את נצילות המעגל אפשר לחשב בשתי דרכים: 

דרך ראשונה – הגדרת הנצילות

היחס בין ההספק של נגד העומס ("המועיל") לבין ההספק הכללי של המעגל ("המושקע").

דרך שנייה – מקרה פרטי של מעגל טורי

כלומר, נצילות המעגל מוגדרת גם כאותו יחס בין התנגדות העומס להתנגדות השקולה שרואה מקור המתח:

(4.2)

נחשב את נצילות המעגל באמצעות יחס הנגדים:

ד. כדי לבנות את אופיין מקור המתח, יש לבצע את שלושת השלבים האלה: 

מתח ההדקים של המקור במצב של ריקם: [Uo=E=24[V

חישוב זרם הקצר של המקור:

סרטוט האופיין  U=f(I):

תרגיל דוגמה 2

נתון מקור מתח מעשי בעל אופיין המתואר באיור 4.6:

איור 4.6

חשבו את:

א. הכא"מ של מקור המתח והתנגדותו הפנימית

ב. על פי נקודת העבודה הנתונה באופיין, חשבו את גודלו של העומס המחובר בין הדקי המקור.

ג.  מהו המטען המועבר על ידי מקור המתח למעגל במשך 300 שניות?

ד. מקטינים את התנגדות העומס פי 2. האם נקודת העבודה תימצא בנקודה אחרת על גבי האופיין? נמקו וסרטטו (ציינו באופיין נקודות משמעותיות).

פתרון תרגיל דוגמה 2

א. הכא"מ שווה למתח ההדקים בריקם (I=0), לכן:

כדי לחשב את ההתנגדות הפנימית של מקור המתח נעזר בנתוני נקודת העבודה:

ב.

ג. 

ד. האופיין של מקור המתח לא משתנה ואינו תלוי בעומס. חיבור עומסים שונים למקור ישנה אך ורק את נקודת העבודה (על גבי האופיין).

שתי נקודות החיתוך עם ציר ה- X וציר ה- Y אינן זזות, משום שהכא"מ של המקור נשאר קבוע, וכן גם זרם הקצר של המקור.

כתוצאה מהקטנת העומס פי 2. מה יקרה ל-

•   הקודם                                                                                                                             
• המשך